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1、数据库系统与技术（7）-基于知识的数据库技术汤汤 庸庸 博士博士 计算机科学系计算机科学系协同软件研究开发中心协同软件研究开发中心1文学研究数据库系统与技术7基于知识的数据库技术协同软件研究开发中心n知识的概念知识的概念 n知识表达与推理知识表达与推理n知识库系统知识库系统 n基于知识的数据库技术基于知识的数据库技术n主动数据库技术主动数据库技术n决策支持系统决策支持系统n数据挖掘技术数据挖掘技术知识库技术知识库技术2协同软件研究开发中心n1数据、信息与知识数据、信息与知识n数数据据是是对对事事实实的的一一种种表表达达形形式式，包包括括数数字字、字字符符和和图图形形。数数据据可可以以通通过过人
2、人工工或或自自动动化化装装置置进进行行处处理。理。n信信息息是是对对人人有有用用的的、能能够够影影响响人人们们行行为为的的数数据据。信息通过对数据加工处理而产生。信息通过对数据加工处理而产生。n知知识识是是人人类类对对客客观观规规律律的的认认识识，是是系系统统的的有有条条理理的的信信息息。一一般般地地，知知识识是是数数据据经经过过一一系系列列加加工工，如如归归纳纳、综综合合、比比较较、分分类类、联联想想等等得得到到的的上上层层信信息。息。1.1.知识的概念知识的概念 3协同软件研究开发中心n例例如如，摄摄氏氏39度度是是一一个个数数据据，如如果果用用来来表表示示一一个个人人体体温温，则则成成为
3、为一一种种信信息息；对对于于医医生生或或具具有有保保健健常常识识的的人人来来说说，如如果果一一个个人人的的体体温温达达到到摄摄氏氏39度度，则则其其正正在在发发烧，需要及时治疗，这就称为一种知识。烧，需要及时治疗，这就称为一种知识。n1.1.知识的概念知识的概念 4协同软件研究开发中心n2. 知识的要素知识的要素n概概念念给给出出知知识识的的最最基基本本内内容容，是是知知识识的的最最底底层层基基础础，通通常以名词形式出现，例如花，红色，太阳，风，雨等。常以名词形式出现，例如花，红色，太阳，风，雨等。n事实事实是知识所表示的有关问题涉及到的事物、环境的常是知识所表示的有关问题涉及到的事物、环境的
4、常识性知识，如事物的分类、属性、事物之间的关系、科学事识性知识，如事物的分类、属性、事物之间的关系、科学事实和客观事实等。事实建立了概念之间的联系。事实是静态实和客观事实等。事实建立了概念之间的联系。事实是静态地为人们所共享、最低层次的地为人们所共享、最低层次的0层的知识，通常以层的知识，通常以“是是”的形式出现。的形式出现。 n规则规则由事实组成，建立了事实间的联系。规则是有关问由事实组成，建立了事实间的联系。规则是有关问题中与事物的行动、动作相联系的因果关系知识，这种知识题中与事物的行动、动作相联系的因果关系知识，这种知识是动态的，通常以是动态的，通常以“如果如果则则”的形式出现。例如启的
5、形式出现。例如启发式规则：如果下雨，则出门带伞。发式规则：如果下雨，则出门带伞。1.1.知识的概念知识的概念 （2）5协同软件研究开发中心n3知识的类型知识的类型n过程型知识过程型知识过程型知识针对特定问题，用一系列过程来表达具体的处理过程型知识针对特定问题，用一系列过程来表达具体的处理步骤，优点是执行效率高，但它也有不少缺点：步骤，优点是执行效率高，但它也有不少缺点：n不易表示大量知识，且表示的知识难于理解和修改。不易表示大量知识，且表示的知识难于理解和修改。n只适合表达完全正确的知识，稍有含糊的知识就难于用程序表达。只适合表达完全正确的知识，稍有含糊的知识就难于用程序表达。n只适合于处理完
6、整、准确的数据。只适合于处理完整、准确的数据。n过程型知识表示要求待处理的问题具有成熟的解法和完整、准确过程型知识表示要求待处理的问题具有成熟的解法和完整、准确的数据，同时这也大大地限制了它的适用范围。的数据，同时这也大大地限制了它的适用范围。n描述型知识描述型知识n事事实实知知识识描描述述有有关关对对象象、事事件件以以及及行行为为等等特特征征。例例如如“鸟鸟会会飞飞”、“雪是白色的雪是白色的”等。等。n判判断断型型知知识识是是指指对对事事实实的的判判断断和和推推断断的的过过程程，基基于于主主观观理理解解和和感感情色彩对客观事件的解释和推理过程，例如情色彩对客观事件的解释和推理过程，例如“他看
7、起来很开心他看起来很开心”。1.1.知识的概念知识的概念 （3）6协同软件研究开发中心n元知识元知识n组组织织知知识识的的元元知知识识。这这种种元元知知识识用用来来刻刻画画知知识识的的内内容和一般特征，描述知识的分类、综合信息等。容和一般特征，描述知识的分类、综合信息等。n利利用用知知识识求求解解问问题题方方向向的的元元知知识识。这这类类元元知知识识对对领领域域知知识识的的运运用用起起到到指指导导作作用用。例例如如，在在问问题题求求解解中中所所用用到到的的推推理理方方法法，为为解解决决一一个个特特殊殊任任务务而而完完成成活活动的计划、组织和选择方面的知识。动的计划、组织和选择方面的知识。 n从
8、从知知识识源源获获取取知知识识的的元元知知识识。这这类类知知识识源源包包括括书书本本、大脑和其他知识系统。大脑和其他知识系统。 1.1.知识的概念知识的概念 （4）7协同软件研究开发中心1谓词逻辑方法谓词逻辑方法在在知知识识库库中中目目前前大大都都采采用用“概概念念- -事事实实- -规规则则”三三级级层层次次的的知知识识构构造造体体系系。这这种种体体系系的的知知识识表表示示方方法法也也很很多多，在在人人工工智智能能和和知知识识工工程程学学科科中中知知识识表表示示方方法法已已经经成成为为一一个个专专门门领领域域。由由于于谓谓词词逻逻辑辑本本身身很很好好的的一一些些基基本本特特点，当前的知识库系
9、统中一般采用谓词逻辑表示方法。点，当前的知识库系统中一般采用谓词逻辑表示方法。知识表达与推理知识表达与推理8协同软件研究开发中心2产生式方法产生式方法产产生生式式知知识识表表达达方方法法也也称称为为产产生生式式规规则则知知识识表表示示方方法法，该该方方法法可可以以方方便便地地描描述述事事实实、规规则则并并进进行行不不确确定定性性推推理，具有和图灵机一样的表达能力。理，具有和图灵机一样的表达能力。产产生生式式表表示示的的特特点点：产产生生式式表表示示格格式式固固定定，形形式式单单一一，规规则则（知知识识单单位位）间间相相互互较较为为独独立立，没没有有直直接接关关系系使使知知识识库库的的建建立立较
10、较为为容容易易，处处理理较较为为简简单单的的问问题题是是可可取取的的。另另外外推推理理方方式式 单单纯纯，也也没没有有复复杂杂计计算算。特特别别是是知知识识库库与与推推理理机机是是分分离离的的，这这种种结结构构给给知知识识的的修修改改带带来来方方便便，无无须须修修改改程程序序，对对系系统统的的推推理理路路径径也也容容易易做做出出解解释释。所所以以，产产生生式式知知识识表表示示方方法法常常作作为为构构造造专专家家系系统知识表示方法的第一选择。统知识表示方法的第一选择。知识表达与推理知识表达与推理9协同软件研究开发中心知识表达与推理知识表达与推理产生式系统结构10协同软件研究开发中心3语义网络表示
11、法语义网络表示法逻逻辑辑表表示示法法和和产产生生式式表表示示法法常常用用于于表表示示有有关关论论域域中中各各个个不不同同状状态态间间的的关关系系，然然而而用用于于表表示示一一个个事事物物同同其其各各个个部部分分间间的的分分类类知知识识就就不不方方便便了了。槽槽（slotslot）与与填填槽槽表表示示方方法法便便于于表表示示这这种种分分类类知知识识。语语义义网网络络和和框框架架表表示示方法就属于其中的两种。方法就属于其中的两种。知识表达与推理知识表达与推理11协同软件研究开发中心4框架表示法框架表示法19751975年年 MinskyMinsky的的 论论 文文 “A A framework f
12、ramework for for representing representing knowledge”knowledge”中中提提出出了了框框架架理理论论。 其其基基本本观观点点是是人人脑脑已已存存储储有有大大量量典典型型情情景景，当当人人面面临临新新的的情情景景时时，就就从从记记忆忆中中选选择择一一个个以以框框架架形形式式存存放放的的知知识识空空框框，其其具具体体内内容容依依新新的的情情景景而而改改变变，对对这这空空框框的的细细节节加加工工修修改改和和补补充充，形形成成对对新新情情景景的的认认识识又又重重新新记记忆忆于于人人脑脑中中。框框架架理理论论将将框框架架视视作作知知识识单单位位，
13、将将一一组组有有关关的的框框架架连连接接起起来来便便形形成成框框架架系系统统。系系统统中中不不同同框框架架可可以以有有共共同同结结点点，系系统统的的行行为为由由系系统统内内框框架架的的变变化化来来表表现现。推推理理过过程程是是由由框框架架间间的的协协调调来来完完成成的。的。框框架架表表示示法法是是一一种种适适应应性性强强、概概括括性性高高、结结构构化化良良好好、推推理理方方式式灵灵活又能把陈述性知识与过程性知识相结合的知识表示方法。活又能把陈述性知识与过程性知识相结合的知识表示方法。知识表达与推理知识表达与推理12协同软件研究开发中心n1ProlognProlog是是一一种种基基于于一一阶阶谓
14、谓词词的的逻逻辑辑程程序序设设计计语语言言，它它是是由由R.Kowalskv和和A.Colmerauer首首先先提提出出的的，它它在在AI和和知知识识库库的的实实现现技技术术中中具具有有重重要要作作用用。Prolog语语言言作作为为数数据据库库系系统统中中演演绎绎推推理理公公理理系系统统的的语语言言，具具有有很很强强的的逻逻辑辑描描述述能能力力和和推推理理能能力力。它它使使数数据据库库系系统统和和知知识识库库系系统统两两者者具具有有共共同同的的坚坚实实的的数数学学基基础础。实实际际上上，利利用用Prolog的的演演绎绎推推理理及及处处理理数数据据库库中中的的检检索索等等过过程程就就是是证证明明
15、定定理的过程。因此，在逻辑上理的过程。因此，在逻辑上Prolog对应于数学的证明论。对应于数学的证明论。 知识库语言知识库语言13协同软件研究开发中心n2DatalognDatalogDatalog语语言言是是PrologProlog语语言言的的一一种种特特殊殊形形式式，由由于于prologprolog语语言言是是一一种种适适应应面面较较为为广广泛泛的的通通用用语语言言，它它在在数数据据库库、知知识识库库领领域域中中虽虽然然也也能能适适应应，但但是是也也存存在在一一定定的的不不足足之之处处，这这主主要要是是数数据据库库及及知知识识库库领领域域中中具具有有一定的特殊性。一定的特殊性。n知识数量有
16、限：在知识库中，知识个数是有限的；知识数量有限：在知识库中，知识个数是有限的；n操作受限：在知识库中，一般只有知识操作而很少有计算操作。操作受限：在知识库中，一般只有知识操作而很少有计算操作。n因因此此在在实实际际上上需需要要对对prologprolog进进行行一一定定的的限限制制，使使其其在在知知识识库库领领域域中中发发挥挥更更大大作作用用，而而DatalogDatalog即即是是PrologProlog的的一一种种适适应应于于知知识识库库的的改改进进形形式式语语言言，是是一一种种受受限限的的PrologProlog语言，适用于知识库。语言，适用于知识库。知识库语言知识库语言14协同软件研究
17、开发中心n3LISPnLISP（LISt Processing），由由约约翰翰.麦麦卡卡锡锡在在1960年年创创造造的的一一种种基基于于演演算算的的函函数数式式编编程程语语言言。约约翰翰.麦麦卡卡锡锡19601960年年发发表表了了一一篇篇非非凡凡的的论论文文，这这篇篇论论文文展展示示了了在在只只给给定定几几个个简简单单的的操操作作符符和和一一个个表表示示函函数数的的记记号号的的基基础础上上, , 如如何何构构造造出出一一个个完完整整的的编编程程语语言言。麦麦卡卡锡锡称称这这种种语语言言为为Lisp, Lisp, 意意为为List List Processing, Processing, 因因
18、为为其其主主要要思思想想之之一一是是用用一一种种简简单单的的数数据据结结构构表表( (list)list)来来代代表表代代码码和和数数据据。经经过过几几十十年年的的发发展展，LISP有有很很多多种种版版本本，各各个个实实现现中中的的语语言言不不完完全全一一样样。1980年年代代Guy L. Steele编编写写了了Common Lisp试试图图进进行行标标准准化化，这这个个标标准准被被大大多多数数解解释释器器和和编编译译器器所所接接受受。在在Unix/Linux系系统统中中，还还有有一一种种Emacs Lisp非非常常流流行行，并并建建立立了了自自己己的的标标准准。由由于于LISP的的符符号号
19、处处理理能能力力非非常常强强，所所以以也也被被认认为为是是一一种种人人工工智智能能程程序序设计语言，经常被用于知识表达和处理系统的开发。设计语言，经常被用于知识表达和处理系统的开发。知识库语言知识库语言15协同软件研究开发中心n1知识库知识库n从知识存储的角度来看，知识库可以简单看为是知识的集合。当然，这些知识包括概念、事实与规则。由于概念一般均包含在事实内，实际上知识库中主要包含事实与规则两个部分，而仅由事实组成的知识库只能认为是广义的知识库。n知识库中的事实与数据库中的元组具有相同的含义，它是由若干确定的概念（常值）组成。知识库中的规则具有一定的通用性，比如以下规则：如x和y是兄弟，y和z
20、是兄弟，则x和z是兄弟。n从知识使用的角度来看，知识库是由知识和知识处理机构组成。知识库在形式上是一个知识域，该知识域中除了事实、概念和规则等知识基本要素外，还包含有推理、归纳、演绎等知识处理方法，以及逻辑查询语言、语义查询优化、人机交互界面等。n一般而言，从知识存储角度出发的知识库概念比较常用，也比较符合知识库使用的实际情况。知识库与知识库系统知识库与知识库系统16协同软件研究开发中心n知识库管理系统应当具有以下功能：知识库管理系统应当具有以下功能：n支持传统数据库管理系统的一切功能支持传统数据库管理系统的一切功能n具有一种对知识进行操纵和处理的描述性语言具有一种对知识进行操纵和处理的描述性
21、语言n这这 种种 观观 点点 是是 UlmanUlman在在 其其 名名 著著 “Principle Principle of of database database and and knowledge knowledge systemsystem”中中提提出出的的。他他将将KDMSKDMS看看作作是是DBMSDBMS的的扩扩充充，即即在在功功能能上上KBMSKBMS应应当当包包含含DBMSDBMS，并并且且在在此此基基础础上上用用一一种种描描述述性性语语言言例例如如逻逻辑辑语语言言来来操操纵纵与与处处理理知知识识数数据据库库中中的的知知识识（包包括括事事实与规则）。实与规则）。知识库与知识
22、库系统（知识库与知识库系统（Cont）17协同软件研究开发中心知识库与知识库系统（知识库与知识库系统（Cont）知识库系统组成18协同软件研究开发中心知识库与知识库系统（知识库与知识库系统（Cont）知识库系统19协同软件研究开发中心数据库与知识库数据库与知识库n数据库与知识库是关系非常密切的两个概念，正如数据与知识的关系一样，知识库可以看作是数据库的一种特例。本节从数据库与知识库、数据库系统与知识库系统、数据库管理系统与知识库管理系统，以及数据库应用开发与知识库应用开发方面简要的比较数据库与知识库的各自侧重点。20协同软件研究开发中心基于知识的数据库技术基于知识的数据库技术n主动数据库n数据
23、挖掘n决策支持系统n，21协同软件研究开发中心n面面向向外外部部应应用用：支支持持外外部部应应用用，为为外外部部应应用用提提供供主主动动服服务务的的方方面面包包括括情情形形监监控控、报报警警、支支持持实实时时处处理理、支支持持合合作作与与协协同同工工作作、支支持持推推理理、数数据据交交换换与与配配置置管管理理策略的施加等。策略的施加等。n面面向向数数据据库库本本身身：主主动动数数据据库库设设施施还还可可以以用用来来实实现现或或扩扩展展DBMS本本身身的的一一些些功功能能，包包括括：完完整整性性控控制制、安安全全性性控控制制、导导出出数数据据处处理理、面面向向对对象象数数据据模模型型中中继继承承
24、机制的定义与应用和性能测度。机制的定义与应用和性能测度。1.1.主动数据库的应用需求主动数据库的应用需求22协同软件研究开发中心n实际应用经常遇到的主动性需求：实际应用经常遇到的主动性需求：lMIS中的预警功能l系统的实时监控功能l例外或错误情况的主动处理和自动恢复功能l系统瞬时状态的输出或关键点状态的输出l协同工作或协同解决问题l灵活而方便的实时处理能力l方便而灵活的人机交互接口l自适应和学习功能l演绎推理功能l更强的系统交互性l原有数据库功能的加强和集成也需要主动性的帮助1.1.主动数据库的应用需求主动数据库的应用需求（2）23协同软件研究开发中心n传传统统的的数数据据库库管管理理系系统统
25、只只能能根根据据用用户户的的命命令令被被动动地地完完成成相相应应的的动动作作，被被动动地地为为用用户户服服务务，唯唯一一称称得得上上主主动动完完成成的的一一类类工工作作是是对对各各种种约约束束条条件件的的检检查查，例例如如，数数据据完完整整性性，一一致致性性，安安全全性等。性等。n主主动动数数据据库库的的一一个个突突出出的的思思想想是是让让数数据据库库系系统统具具有有各各种种主主动动进进行行服服务务的的功功能能，并并以以种种统统一一而方便的机制来实现各种主动性需求而方便的机制来实现各种主动性需求1.1.主动数据库的应用需求主动数据库的应用需求（3）24协同软件研究开发中心n功能组成：功能组成：
26、 ADBSADBSDBS+EB+EMDBS+EB+EMlDBS(Database System)：等同于一般的传统数据库系统，主要用来存储数据和对数据进行维护、管理与运用；lEB(Event Base)：也是一个数据库，用来存储规则和对规则进行维护、管理与应用，是由事件驱动的一组知识组成的集合（规则集合），称为“事件库/规则库”，其中每一项知识表示在相应的事件发生时，如何来主动地执行其中包含的由用户预先设定的动作；lEM（Event Monitor):随时监视EB中的事件是否已经发生的监视模块，一旦监视到某事件已经发生时就主动地触发系统按照EB中指明的相应知识执行其中预先设定的动作。2主动数据
27、库组成与结构主动数据库组成与结构25协同软件研究开发中心2主动数据库组成与结构（主动数据库组成与结构（2）26协同软件研究开发中心n主动(ECA)规则n事件事件n条件条件n动作动作事事件件驱驱动动的的“事事件件条条件件动动作作”规规则则的的语语义义是是：“一一旦旦指指定定的的事事件件发发生生，计计算算机机就就主主动动触触发发执执行行其其后后的的条条件件判判断断规规则则。即即如如果果条条件件为为真真，则则执行其后的动作。执行其后的动作。3.1ECA规则的构成规则的构成27协同软件研究开发中心n事事件件是是在在数数据据库库系系统统在在运运行行过过程程当当中中某某特特定定时时刻刻发发生生的的，对对系
28、系统统有有特特定定意意义义的的事事情情，包包括括基基本本事事件件和和复复合合事事件件，复复合合事事件件事事是是有有基基本本事事件件经经过过各各种种事事件件运运算算构构成成的的，复复合合事事件件是是一一种种表表达达复复杂杂事事件件的的手手段段，使使用用户户可可以以根根据据实实际际需需要要定定义义复复杂杂事事件件，方方便便了了规规则则的设计、维护与传送。的设计、维护与传送。n条条件件是是关关于于当当前前或或某某个个特特定定事事件件的的数数据据库库状状态态的的一一种种假假定定，用用某某种种逻逻辑辑(例例如如模模糊糊逻逻辑辑)中中的的任任意意的的一一个个合合法法的的逻逻辑辑公公式式来来表表示示一一个个
29、条条件件，对对于于条条件件，可可以以依依据据逻逻辑辑运运算算将将条条件件定定义义成成简简单单的的条条件件，也可以构造出很复杂的条件。也可以构造出很复杂的条件。n动动作作时时数数据据库库可可以以执执行行的的一一组组操操作作序序列列，这这些些序序列列中中可可以以有有系系统统预预先先定定义义的的一一些些标标准准动动作作，也也可可以以由由用用户户定定义义复复杂杂的的动动作作，或或是是用用某某种种程程序序设设计计语语言言表表现现的的一一个个过过程程，而而这这些些单单个个地地动动作作可可以以组组合成动作序列，共同完成更加复杂的操作。合成动作序列，共同完成更加复杂的操作。3.1ECA规则的构成（规则的构成（
30、2）28协同软件研究开发中心nRULE(RULE(规则名规则名)()(参数列表参数列表)ON(ON(事件列表事件列表) )n IF(IF(条件条件1)1)THENTHENn 1 n WHEREWHERE1n EXCEPTIONEXCEPTION 1 nnIF(IF(条件条件n)THENn)THENn n nWHERE WHERE n nEXCEPTION EXCEPTION nn END RULE END RULE3.2ECA规则描述规则描述29协同软件研究开发中心n规规则则名名用用来来在在系系统统中中唯唯一一标标识识该该规规则则，在在进进行行规规则则的的匹匹配配，管管理理是是用用来来指定规则
31、指定规则n参参数数列列表表，参参数数列列表表是是可可选选的的，在在检检查查该该规规则则时时，这这些些参参数数将将带带入入系系统统的实时值。的实时值。n事件列表描述的是该规则要处理的事件。事件列表描述的是该规则要处理的事件。n条条件件表表达达式式是是一一种种合合法法的的逻逻辑辑公公式式，如如果果条条件件表表达达式式的的值值为为真真，则则其其后后描述的动作序列将被执行。描述的动作序列将被执行。n动动作作序序列列是是当当相相应应的的事事件件发发生生并并且且条条件件满满足足时时执执行行的的一一系系列列预预定定的的动动作作，在动作当中，我们可以进一步引发另一个事件。在动作当中，我们可以进一步引发另一个事
32、件。n约约束束指指这这条条规规则则执执行行时时必必须须遵遵循循的的约约束束条条件件，包包括括对对执执行行时时间间的的约约束束、动动作作开开始始前前的的前前置置条条件件以以及及在在动动作作完完成成后后结结果果应应满满足足的的后后置置条条件件等等等等，约束时可选的，当不指明约束时可选的，当不指明WHEREWHERE子句时，表示没有约束。子句时，表示没有约束。n例例外外处处理理动动作作指指出出在在规规则则的的执执行行过过程程当当中中，当当出出现现异异常常或或约约束束未未被被满满足足时时所所应应作作的的一一系系列列预预定定的的动动作作，异异常常处处理理动动作作是是可可选选的的，当当不不指指明明EXCE
33、PTIONEXCEPTION子句时，表示没有异常处理子句时，表示没有异常处理3.2ECA规则描述（规则描述（2）30协同软件研究开发中心事事件件定定义义：事事件件是是在在数数据据库库系系统统运运行行中中的的某某特特定定时时刻刻对对系系统统有有某某种种意义的意义的“发生发生”，包括两方面的含义：，包括两方面的含义：(1)(1)事事件件标标志志着着系系统统行行为为，数数据据库库系系统统的的行行为为可可以以是是数数据据库库操操作作、事事务务管管理理操操作作、时时间间行行为为或或系系统统与与外外部部环环境境的的交交互互等等。事事件件又又分分为为基基本本事事件件和和复复合合事事件件，各各种种基基本本事事
34、件件经经过过各各种种事事件件运运算算构构成成了了复复合合事事件件。复复合合事事件件的的引引入入，减减少少了了类类似似规规则则关关于于不不同同基基本本事事件件的的重重复复定定义义，使使一一条条规规则则能能对对多多种种复复杂杂的的触触发发事事件件进进行行监监控控，便便于于规则的设计、维护与传送。规则的设计、维护与传送。 (2)(2)事事件件还还标标志志着着系系统统行行为为发发生生的的时时间间属属性性，由由于于系系统统行行为为往往往往发发生生在在一一个个时时间间段段，或或是是一一个个时时间间点点，事事件件可可以以用用一一个个时时间间参参照照点点来来指指明明。我我们们可可以以选选择择的的系系统统行行为
35、为开开始始的的瞬瞬间间，也也可可以以是是系系统统行行为为结结束束的的瞬瞬间间作作为为事事件件的的时时间间参参照照点点，还还可可为为周周期期事事件件或或区区间间事事件件，通通常常，我我们们对对于于数数据据库库中中的的每每种种数数据据操操作作可可以以定定义义以以下下五五个个事事件件：BeforeBefore。AfterAfter、AtAt、EveryEvery、WithinWithin。具具体体应应用用中中参参照照点点的的选选择择必须根据我们实际应用的要求，考虑事件应用的语义。必须根据我们实际应用的要求，考虑事件应用的语义。 事事件件都都具具有有“原原子子性性”，在在某某一一时时刻刻，或或者者完完
36、全全发发生生，或或者者根根本不发生，没有第三种状态。本不发生，没有第三种状态。3.3ECA事件事件31协同软件研究开发中心n原原子子事事件件是是规规则则系系统统预预先先定定义义的的，不不可可分分割割的的最最小小事事件件，只只有有有有限限种种，事事件件按按发发生生的的持持续续时时间间可可分分为为瞬瞬时时事事件件与与区区间间事事件件。每每个个事事件件都都有有一一个个事事件件名名标标识识，并并有有开开始始( (发发生生) )时时间间B(e)B(e)、终终止止( (发发生生) )时时间间E(e)E(e)和和发发生生期期D(e)D(e)等等属属性性，其其中中e e是一个事件名。是一个事件名。 n复复合合
37、事事件件：在在实实际际应应用用中中，单单纯纯用用原原子子事事件件事事不不能能将将环环境境描描述述出出来来的的，不不能能充充分分地地监监视视复复杂杂的的情情形形，这这就就限限制制了了系系统统的的应应用用范范围围。许许多多数数据据库库系系统统都都提提供供了了更更高高层层次次的的事事件件规规范范机机制制，提提供供了了一一个个事事件件操操作作符符集集合合。事事件件操操作作符符允允许许将将一一个个复复杂杂事事件件EcEc描描述述为为任任意意称称之之为为EpEp的的基基本本事事件件的的原原子子事事件件或或复复合合事事件件的的组组合合，即即将将若若干干成成分分事事件件（原原子子事事件件或或复复合合事事件件）
38、用用系系统统规规定定的的事事件件操操作作符符联联结结起起来来，作作为为单单个个的的事事件件处处理理复复合合事事件件的的发发生生也也有有原原子子性性。并并且且同同样样用用事事件件修修饰饰符符界界定定具具体体发发生生的的时时刻刻。导导致致某某复复合合事事件件EcEc发发生生的的原原子子事事件件EpEp称称为为其其结结束束事事件件：“before(after)Ecbefore(after)Ec”的的发发生时刻即为生时刻即为“before(after)Epbefore(after)Ep”的发生时刻的发生时刻3.3ECA事件（事件（2）32协同软件研究开发中心n当当一一个个事事件件被被激激发发后后，主主
39、动动系系统统就就能能确确定定要要触触发发的的规规则则。根根据据ECAECA规规则则定定义义，而而要要真真正正的的触触发发一一个个规规则则，还还必必须须进进行行条条件件的的计计算算和和判判断断，如如果果条条件件满满足足，才才执执行行响应的动作。响应的动作。n 条条件件通通常常认认为为是是关关于于当当前前或或某某个个特特定定时时间间的的数数据据库库状状态态的的一一种种假假定定，在在评评价价条条件件数数据据库库状状态态的的变变迁迁、趋趋势势及及所所经经历历的的数数据据都都是是要要考考虑虑的的因因素素。条条件件一一般般用用逻逻辑辑公公式式表表示示。条条件件规规定定执执行行行行动动时时数数据据库库相相关
40、关部部分分处处于于何何种种状状态态，即即它它告告知知必必须须评评价价什什么么，规规则则触触发发后后必必须须接接着着竞竞选选条条件件的的评评价价。规规则则条条件件部部分分的的复复杂杂性性对对规规则则的的应应用用来来说说是是关关键键性性的的因因素素，这这不不仅仅涉涉及及它它的的说说明明、评评价价与与监监视视，还还直直接接关关系系到到其其数数据据库库模模型型的的规规范范说明。说明。3.4ECA规则规则条件条件33协同软件研究开发中心事件触发，然后经过条件的评价，如果条件满足，事件触发，然后经过条件的评价，如果条件满足，规则的动作部分就要执行。数据库采取的一组规则的动作部分就要执行。数据库采取的一组操
41、作序列就是规则中的动作，这些动作可以是操作序列就是规则中的动作，这些动作可以是系统预定义的一些标准动作，也可以是用户定系统预定义的一些标准动作，也可以是用户定义的一个动作，包括数据修改、数据检索操作、义的一个动作，包括数据修改、数据检索操作、类似于提交或终止的事务操作、调用的任意过类似于提交或终止的事务操作、调用的任意过程程/ /方法等。方法等。3.5ECA规则规则动作动作34协同软件研究开发中心n监视器被激活和执行的模式有如下的分类：监视器被激活和执行的模式有如下的分类： n按事件监视器监测到某事件后激活执行相应动作的时间分类按事件监视器监测到某事件后激活执行相应动作的时间分类n按事件监视器
42、可能被激活执行的位置或时间分类按事件监视器可能被激活执行的位置或时间分类n按事件监视器的物理实现模式分类按事件监视器的物理实现模式分类n按事件监视器内部的执行模式分类按事件监视器内部的执行模式分类4事件监视器事件监视器35协同软件研究开发中心n一一个个有有效效的的事事件件监监视视器器对对整整个个主主动动数数据据库库的的性性能能起起着着关关键键作作用用，一一个个设设计计良良好好的的事事件件监监视视器器既既能能有有效效地地检检测测出出各各种种事事件件的的发发生生，又又不不能能因因为为它它的的加加入入运运行行而而使使原原应应用用程程序序的的执执行行速速度度太太大大地地变变慢慢。当当前前，软软硬硬件件
43、结结合合的的实实现现方方式式比比较较广广泛泛，能能够够比比较较好好的的解解决决这这两两方方面面的的问问题题，特特别别，当当事事件件是是一一些些中中断断性性质质的的事事件件时时，必须有相应硬件的支持。下面提供几种可供选择的实现机制。必须有相应硬件的支持。下面提供几种可供选择的实现机制。n 1 1） 在在单单处处理理器器系系统统中中，用用操操作作系系统统控控制制下下的的一一个个优优先先级级校校高高的的独独立立进进程程来来实实现现事事件件监监视视器器，这这样样的的进进程程我我们们通通常常称称为为服服务务经经常常或或精精灵灵进进程程，高高的的优优先先级级能能保保证证它它总总能能经经常常地地被被运运行行
44、，起起到到主主动动监监视视各各种种事事件件发发生生的的作作用用。另另外外，可可以以将将事事件件库库被被分分成成块块时时，对对较较小小的的块块进进行行规规则则的的匹匹配配，可可以以进进一一步步提提高高监监视视器器的运行效率。的运行效率。n 2 2） 在在多多处处理理器器系系统统中中，由由于于事事件件监监视视器器需需要要频频繁繁执执行行，消消耗耗大大量量的的CPUCPU资资源源，因因此此，适适合合用用一一个个独独立立的的CPUCPU来来实实现现事事件件监监视视器器，这这样样可可以以有有效效的的将将主主动动数数据据库库的的负负载载进进行行分分配配，数数据据库库的的传传统统功功能能和和事事件件处处理理
45、功功能能分分开开，可可以以实实现现最大的处理并行度。最大的处理并行度。n 3 3） 定定点点检检查查的的方方式式，在在系系统统执执行行过过程程中中的的某某些些指指定定位位置置，这这些些位位置置可可以以使使系系统统默默认认指指定定的的，也也可可以以根根据据用用户户定定义义进进行行指指定定，当当系系统统运运行行到到指指定定位位置置的的时时候候，暂暂停停系系统统的的执执行行，监监测测事事件件是是否否发发生生。如如果果事事件件发发生生则则进进行行相相应应的的处处理理，否则系统继续运行。否则系统继续运行。4事件监视器（事件监视器（2）36协同软件研究开发中心决策支持系统n决策支持系统(DecisionS
46、upportSystem，简称DSS)是辅助决策者通过数据、模型和知识，进行半结构化或非结构化决策的计算机应用系统。它为决策者提供分析问题、建立模型、模拟决策过程和方案的环境，调用各种信息资源和分析工具，帮助决策者提高决策水平和质量。37协同软件研究开发中心决策支持系统n决策按其性质可分为3类：n结构化决策是指对某一决策过程的环境及规则，能用确定的模型或语言描述，以适当的算法产生决策方案，并能从多种方案中选择最优解的决策n非结构化决策是指决策过程复杂，不可能用确定的模型和语言来描述其决策过程，更无所谓最优解的决策n半结构化决策是介于以上二者之间的决策，这类决策可以建立适当的算法产生决策方案，使
47、决策方案中得到较优的解。38协同软件研究开发中心决策支持系统n决策支持系统基本结构：n数据部分是一个数据库系统;n模型部分包括模型库(MB)及其管理系统(MBMS);n推理部分由知识库(KB)、知识库管理系统(KBMS)和推理机组成；n人机交互部分是决策支持系统的人机交互界面，用以接收和检验用户请求，调用系统内部功能软件为决策服务，使模型运行、数据调用和知识推理达到有机地统一，有效地解决决策问题。39协同软件研究开发中心决策支持系统n智能决策支持系统智能决策支持系统IDSS的关键技术的关键技术n模型库系统的设计和实现：它包括模型库的组织结构、模型库管理系统的功能、模型库语言等方面的设计和实现。模型库系统不同于数据库系统，它没有成熟的理论和产品，模型库系统则没有，需要研制者自己设计和开发。n部件接口：各部件之间的联系是通过接口完成的，部件接口包括:1对数据部件的数据存取；2对模型部件的模型调用和运行;3对知识部件的知识推理。n系统综合集成：根据实际决策问题的要求，通过集成语言完成对各部件的有机综合，形成一个完整的系统。40协同软件研究开发中心数据仓库与数据挖掘41协同软件研究开发中心思考题n1、谈谈你对数据、信息和知识的含义理解。n2、知识库基本组成包括哪些？n3、知识库与数据库主要异同有哪些？n5、试列举一些信息系统中知识库的应用。42
